DE10215416B4 - Medical device for the treatment of biological tissue - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a medical instrument for treating biological tissue, comprising a device generating extracorporeal pressure waves and a transmission element (2) coupling said pressure waves into the body of living beings. The pressure wave is generated by a stroking member (10) impacting on a transmission element (2) and is transmitted inside the transmission element. Said transmission element comprises a boundary surface at the outlet thereof, which is curved towards the inside and is configured such that the pressure waves can be coupled into the biological tissue and can be focused therein.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a medical instrument for treating biological tissue according to the preamble of claim 1.

Derartige Instrumente dienen dazu, mittels Druck- oder Stoßwellen den Heilungsprozeß bei Knochenbrüchen und Knochendefekten, aber auch bei der Parodontose zu beschleunigen oder überhaupt erst in Gang zu bringen. Weitere Einsatzgebiete sind die Behandlung von chronischen Schmerzen bei Sehnenansatzerkrankungen und die Auflösung von myofaszialen Trigger-Arealen. Es wird vermutet, daß mit Hilfe der Druckwellen Mikroschädigungen im biologischen Gewebe erzeugt werden, die den Körper zu Regenerationsmaßnahmen veranlassen.Such instruments are used to accelerate the healing process in the case of bone fractures and bone defects, but also in the case of periodontosis, or to get it going by means of pressure waves or shock waves. Further areas of application are the treatment of chronic pain in the case of tendon attachment diseases and the dissolution of myofascial trigger areas. It is assumed that with the help of the pressure waves micro-damage is generated in the biological tissue, which induces the body to take regenerative measures.

Für solche Anwendungen werden bislang sogenannte extrakorporale Druck- oder Stoßwellengeräte benutzt. Diese Geräte erzeugen einen akustischen Impuls und leiten ihn über die Hautoberfläche auf das Zielgebiet innerhalb des Körpers weiter, wo er seine Wirkung dann entfaltet. Ein einfach aufgebautes Gerät dieser Geräteklasse ist in der DE 197 25 477 C2 beschrieben. Hier wird der akustische Impuls durch den Aufschlag eines Projektils erzeugt und unfokussiert über ein stumpfes Übertragungselement in den Körper eingekoppelt. Andere solcher medizinischen Geräte fokussieren den akustischen Impuls auf das Zielgebiet. Ein typisches Beispiel für ein solches Gerät ist in der DE 23 51 247 A1 zu finden. Hier dient eine Funkenentladung als Quelle für den akustischen Impuls, welcher durch einen ellipsoidförmigen Reflektor fokussiert wird. Zur Generierung der Druckwellen gehören mittlerweile auch elektromagnetische und piezoelektrische Quellen ( DE 35 02 751 A1 ) zum Stand der Technik. Bekannte alternative Mittel zur Fokussierung sind der Einsatz akustische Flüssigkeits- oder Feststofflinsen US 5 727 875 A ) die Ausbildung der akustischen Quelle als bewegte Kugelkalottenfläche ( DE 33 12 014 C2 ) oder auch die Anordnung mehrerer Quellen auf einer Kugeloberfläche ( DE 199 28 491 A1 ), wie sie bei piezoelektrischen Antrieben häufig zum Einsatz kommen.So-called extracorporeal pressure or shock wave devices have been used for such applications. These devices generate an acoustic impulse and transmit it via the skin surface to the target area within the body, where it then unfolds its effect. A simply structured device of this device class is in the DE 197 25 477 C2 described. Here, the acoustic impulse is generated by the impact of a projectile and coupled unfocused into the body via a blunt transmission element. Other such medical devices focus the acoustic pulse on the target area. A typical example of such a device is in the DE 23 51 247 A1 to find. A spark discharge serves as the source for the acoustic impulse, which is focused by an ellipsoidal reflector. The generation of pressure waves now also includes electromagnetic and piezoelectric sources ( DE 35 02 751 A1 ) to the state of the art. Known alternative means of focusing are the use of acoustic liquid or solid lenses U.S. 5,727,875 A ) the formation of the acoustic source as a moving spherical cap surface ( DE 33 12 014 C2 ) or the arrangement of several sources on a spherical surface ( DE 199 28 491 A1 ), as they are often used in piezoelectric drives.

Die DE 35 06 583 A1 beschreibt einen Stroßwellengenerator, der über die Entladung eines Kondensators eine Platte gegen einen Auftreffkörper beschleunigt. Infolgedessen läuft eine Schallwelle durch den Auftreffkörper und tritt an dessen Austrittsseite in ein Koppelmedium, z.B. in Wasser ein. Der Auftreffkörper ist an seiner Abstrahlfläche für die Stoßwelle nach innen gewölbt. Der Stoßwellengenerator ist zum Einsatz in der medizinischen Technik zur Nierensteinzertrümmerung vorgesehen. Dabei wird ein derartiger Stoßwellengenerator in einer Badewanne eingesetzt. Die leichte Krümmung an der Austrittsseite des Auftreffkörpers erreicht nur eine leichte Bündelung der Stoßwelle, so dass zur Fokussierung auf einen Nierenstein zusätzlich ein Reflektor oder eine Linse benötigt wird.The DE 35 06 583 A1 describes a shock wave generator which accelerates a plate against an impact body via the discharge of a capacitor. As a result, a sound wave runs through the impact body and enters a coupling medium, for example water, on its exit side. The impact body is curved inward on its emission surface for the shock wave. The shock wave generator is intended for use in medical technology for breaking up kidney stones. Such a shock wave generator is used in a bathtub. The slight curvature on the exit side of the impact body only achieves a slight concentration of the shock wave, so that a reflector or lens is also required to focus on a kidney stone.

Zum Betrieb aller bekannten fokussierenden Systemen ist ein Hochspannungsnetzteil notwendig, um die kurzen, aber heftigen, akustischen Impulse zu generieren. Dies macht die Geräte aufwendig, limitiert die maximale Wiederholfrequenz pro Zeiteinheit bei noch sinnvoller Baugröße und erfordert Sicherheitsmaßnahmen zur Isolierung der Hochspannung. Mit Ausführungsformen gemäß der DE 197 25 477 C2 ist eine Fokussierung der akustischen Energie nicht möglich und Anwendungen demnach auf oberflächennahe Indikationen beschränkt.To operate all known focusing systems, a high-voltage power supply is necessary to generate the short but violent acoustic impulses. This makes the devices expensive, limits the maximum repetition frequency per unit of time with a still sensible size and requires safety measures to isolate the high voltage. With embodiments according to DE 197 25 477 C2 It is not possible to focus the acoustic energy and applications are therefore limited to indications close to the surface.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Druck- oder Stoßwellengerät so auszubilden, daß es auf einfache und kostengünstige Weise Druck- oder Stoßwellen erzeugt und diese auf ein Zielgebiet im Körper fokussiert.The invention is therefore based on the object of designing a pressure or shock wave device in such a way that it generates pressure waves or shock waves in a simple and inexpensive manner and focuses them on a target area in the body.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.The features of claim 1 serve to solve this problem.

Die Erfindung besteht in vorteilhafter Weise aus einem primären Druckwellengenerator, bei dem ein Schlagteil mit Hilfe eines Antriebsmittels auf eine hohe Endgeschwindigkeit beschleunigbar ist und auf ein Übertragungselement einen Kraftstoß ausübt. Infolge dieses Kraftstoßes induziert das Schlagteil eine Druckwelle in dem Übertragungselement, welche sich in diesem in Richtung seiner Austrittsgrenzfläche fortpflanzt, um von dort in das biologische Gewebe eingekoppelt zu werden. Die Austrittsgrenzfläche ist dabei so beschaffen, daß die austretende Welle in dem biologischen Gewebe einen Fokus bildet. Dies wird durch eine Formgebung des Übertragungselementes erreicht, bei der für jede lokale Einzelwelle die Laufzeit von der Erzeugung beim Kraftstoß bis zum Fokus gleich ist. In erster Näherung würde sich für ein gerades Übertragungselement aus Stahl eine nahezu kugelförmige Austrittsgrenzfläche ergeben.The invention consists in an advantageous manner of a primary pressure wave generator, in which an impact part can be accelerated to a high final speed with the aid of a drive means and exerts an impulse of force on a transmission element. As a result of this impulse, the impact part induces a pressure wave in the transmission element, which is propagated in the transmission element in the direction of its exit interface in order to be coupled into the biological tissue from there. The exit interface is designed in such a way that the exiting wave forms a focus in the biological tissue. This is achieved by shaping the transmission element in which the transit time from the generation of the impulse to the focus is the same for each local individual wave. As a first approximation, an almost spherical exit interface would result for a straight transmission element made of steel.

Als Schlagteil ist ein aus Metall oder einem anderen hochfesten Material bestehendes Projektil vorgesehen, welches in einer Führung mittels eines Druckluftpulses hin- und herbewegbar ist. Der pneumatische Antrieb eignet sich aufgrund seiner Einfachheit und des Gewichtsvorteils besonders gut, um das Schlagteil auf eine hohe Endgeschwindigkeit und damit verbundenen hohen Impulsenergien zu beschleunigen. Aber auch andere Antriebe durch einen Federmechanismus oder auf elektromagnetische Weise sind denkbar.A projectile made of metal or another high-strength material is provided as the striking part, which can be moved back and forth in a guide by means of a compressed air pulse. Due to its simplicity and weight advantage, the pneumatic drive is particularly suitable for accelerating the impact part to a high final speed and the associated high pulse energies. But other drives by a spring mechanism or in an electromagnetic manner are also conceivable.

Insbesondere bei orthopädischen Anwendungen ist es vorteilhaft, eine Vielzahl von einzelnen Impulsen in das biologische Gewebe einzukoppeln, um eine optimale Wirkung zu erzielen. Das Antriebsmittel ist daher vorzugsweise so ausgestaltet, daß eine periodische Hin- und Herbewegung des Schlagteils möglich ist. Die Schlagzahl beträgt ca. 1 bis 30 Hz, vorzugsweise 5 bis 12 Hz. Bei einer für orthopädische Anwendungen zur Zeit empfohlenen Impulszahl von ca. 2000 pro Sitzung sind damit Behandlungszeiten von unter fünf Minuten möglich.Particularly in orthopedic applications, it is advantageous to couple a large number of individual pulses into the biological tissue in order to achieve an optimal effect. The The drive means is therefore preferably designed so that a periodic back and forth movement of the striking part is possible. The number of beats is approx. 1 to 30 Hz, preferably 5 to 12 Hz. With a currently recommended number of pulses of approx. 2000 per session for orthopedic applications, treatment times of less than five minutes are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Übertragungselement axial und linear in einem Gehäuse geführt, wobei ein Feder-/Dämpfungselement zwischen dem Übertragungselement und dem Gehäuse angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Entkopplung des Übertragungselementes realisiert. Außerdem bringt das Feder-/Dämpfungselement das Übertragungselement nach jedem Einzelimpuls wieder in seine Ausgangsposition zurück und begrenzt dessen Schwerpunktsbewegung. Darüber hinaus dichtet das Feder-/Dämpfungselement den Außenraum gegenüber dem Innenteil ab und verhindert damit ein Eindringen von Schmutz. Für die Einkopplung der Druck- oder Stoßwelle in das biologische Gewebe ist eine große Auslenkung des Übertragungselementes nicht notwendig und auch nicht gewünscht, da diese von den Patienten als besonders schmerzhaft empfunden wird. Vielmehr erfolgt die Wellenübertragung durch eine Kompression bzw. Expansion des Übertragungselementes und nicht durch seine Verlagerung. Typische Werte für den Hub des Übertragungselementes liegen daher auch bei weniger als 0,5 mm.In a preferred embodiment, the transmission element is guided axially and linearly in a housing, a spring / damping element being arranged between the transmission element and the housing. In this way, the transmission element is decoupled. In addition, the spring / damping element brings the transmission element back into its starting position after each individual pulse and limits its movement of the center of gravity. In addition, the spring / damping element seals the outer space from the inner part and thus prevents dirt from entering. For the coupling of the pressure wave or shock wave into the biological tissue, a large deflection of the transmission element is neither necessary nor desired, since this is perceived as particularly painful by the patient. Rather, the wave transmission takes place through compression or expansion of the transmission element and not through its displacement. Typical values for the stroke of the transmission element are therefore less than 0.5 mm.

Zwischen dem Schlagteil und dem Übertragungselement kann ein Zwischenelement angeordnet sein, daß den Kraftstoß von dem Schlagteil auf das Übertragungselement weiterleitet. Diese Zwischenstück kann dazu dienen, eine bessere Abschirmung der Antriebsmittel gegenüber dem Applikationsbereich zu schaffen oder auch zum Umlenken der Richtung der Druckwelle oder aber zum Beeinflussen der Druckwellencharakteristik.An intermediate element can be arranged between the striking part and the transmission element which transmits the impulse from the striking part to the transmission element. This intermediate piece can serve to create better shielding of the drive means from the application area or also to deflect the direction of the pressure wave or to influence the pressure wave characteristics.

Das Übertragungselement beseht vorzugsweise aus einem hochfesten Material, wie z.B. Stahl, um der Belastung durch das einwirkende Schlagteil Stand zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die schlagende Fläche des Schlagteils und die getroffene Oberfläche des Übertragungselementes eben und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlagteils. In einem solchen Fall entsteht durch den Aufschlag eine ebene Welle in dem Übertragungselement, welche sich in diesem fortpflanzt. Besteht das Übertragungselement aus einem Bolzen ohne wesentliche Querschnittsänderung, so behält die Welle ihre Form bei und wandert als ebene Welle in Richtung ihrer Austrittsgrenzfläche. Die bevorzugte Austrittsgrenzfläche des Übertragungselementes hat nahezu die Form einer nach innen gewölbten Kugeloberfläche. In einem solchen Fall gibt es einen Punkt in dem biologischen Gewebe, in welchem alle einzelnen lokalen Wellen - bedingt durch die unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten im Übertragungselement und im biologischen Gewebe - zur gleichen Zeit eintreffen und damit einen Fokus bilden. Die Position des Fokus im biologischen Gewebe relativ zum Übertragungselement kann durch die Auswahl des Krümmungsradiuses der Austrittsgrenzfläche voreingestellt werden. Die ideale Geometrie der Austrittsgrenzfläche weicht etwas von einer Kugeloberfläche ab und kann rechnerisch bestimmt werden.The transmission element is preferably made of a high strength material, e.g. Steel to withstand the load from the impact part. In a preferred embodiment, the striking surface of the striking part and the surface of the transmission element that is hit are flat and perpendicular to the direction of movement of the striking part. In such a case, the impact creates a plane wave in the transmission element, which propagates in it. If the transmission element consists of a bolt without any significant change in cross-section, the wave retains its shape and moves as a flat wave in the direction of its exit interface. The preferred exit interface of the transmission element has almost the shape of an inwardly curved spherical surface. In such a case there is a point in the biological tissue at which all individual local waves - due to the different sound speeds in the transmission element and in the biological tissue - arrive at the same time and thus form a focus. The position of the focus in the biological tissue relative to the transmission element can be preset by selecting the radius of curvature of the exit interface. The ideal geometry of the exit interface deviates somewhat from a spherical surface and can be determined by calculation.

Zur Steigerung der abgestrahlten akustischen Leistung des Übertragungselementes ist seine Austrittsgrenzfläche möglichst groß zu wählen, der Durchmesser des Schlagteils aber möglichst klein zu halten, um die bewegten Massen und Impulse für eine medizinische Anwendung handhabbar zu gestalten. Es hat sich gezeigt, daß bei gleichem Durchmesser von Schlagteil und dem Austrittsbereich des Übertragungselementes eine Fokussierung nur bedingt möglich ist.To increase the radiated acoustic power of the transmission element, its exit interface should be selected as large as possible, but the diameter of the striking part should be kept as small as possible in order to make the moving masses and pulses manageable for medical use. It has been shown that with the same diameter of the striking part and the exit area of the transmission element, focusing is only possible to a limited extent.

Für eine optimale Erzeugung der Druckwelle im Übertragungselement sind die schlagende Fläche des Schlagteils und die Eintrittsfläche des Übertragungselementes gleich groß zu wählen. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist daher der Austrittsdurchmesser des Übertragungselementes größer als die Querabmessung des Schlagteils, bzw. sein eigener Eintrittsdurchmesser zu bemaßen.For optimal generation of the pressure wave in the transmission element, the striking surface of the striking part and the entry surface of the transmission element must be selected to be the same size. In the embodiment according to the invention, the exit diameter of the transmission element is therefore larger than the transverse dimension of the striking part, or its own entrance diameter is to be dimensioned.

Bevorzugt ist das Übertragungselement daher als Exponentialtrichter ausgebildet, welcher die ebene Welle verlustfrei von kleinen auf größere Querschnitte überführt. Unter Vernachlässigung der idealen Weiterleitung sind auch beliebige andere Querschnittserweiterung des Übertragungselementes von seinem Eintritts- hin zum Austrittsdurchmesser denkbar. Die Geometrie der Austrittsgrenzfläche des Übertragungselementes ist dann wiederum so zu wählen, daß die Laufzeiten der Welle einen Fokus im biologischen Gewebe bilden.The transmission element is therefore preferably designed as an exponential funnel, which transfers the plane wave from small to larger cross-sections without loss. If the ideal transmission is neglected, any other cross-sectional expansion of the transmission element from its inlet to the outlet diameter is also conceivable. The geometry of the exit interface of the transmission element is then again to be chosen so that the transit times of the wave form a focus in the biological tissue.

Bei solchen Übertragungselementen stehen die äußeren Kanten vor, welche durch die nach innen gewölbte Austrittsgrenzfläche gebildeten werden. Da durch den Aufschlagimpuls eine Bewegung des Übertragungselementes nicht vollständig vermieden werden kann, können diese vorstehenden Kanten das biologische Gewebe schädigen oder zumindest reizen. Daher sind bei einer bevorzugten Ausführungsform diese äußeren Kanten atraumatisch ausgebildet. Ein Abrunden der Kanten oder ein schützender Überzug sind geeignete Maßnahmen. Ebenso ist es vorstellbar, daß die äußeren Kanten des Gehäuses leicht in axiale Richtung überstehen, so daß das Übertragungselement nicht in direkten Kontakt mit dem biologischen Gewebe kommt.In the case of such transmission elements, the outer edges protrude, which are formed by the inwardly curved exit boundary surface. Since a movement of the transmission element cannot be completely avoided by the impact pulse, these protruding edges can damage or at least irritate the biological tissue. Therefore, in a preferred embodiment, these outer edges are atraumatic. Rounding the edges or a protective coating are suitable measures. It is also conceivable that the outer edges of the housing protrude slightly in the axial direction, so that the transmission element does not come into direct contact with the biological tissue.

Zwischen der Austrittsgrenzfläche des Übertragungselementes und der Einkoppelstelle auf dem biologischen Gewebe kann ein Impedanzanpassungsmedium angeordnet sein, das die Einkopplung der Druckwelle in das biologische Gewebe verbessert. Befinden sich zwischen der Austrittsgrenzfläche des Übertragungselementes und der Eintrittsfläche des biologischen Gewebes Lufteinschlüsse, so wird ein Teil des Druckimpulses an dieser akustischen Unstetigkeit reflektiert und der übertragene Anteil gemindert. Ein geeignetes pastenförmiges Impedanzanpassungsmedium ist beispielsweise ein Ultraschallgel oder andere pastenfömige Massen mit einer ähnlichen Impedanz wie das biologische Gewebe (z.B. Vaseline).An impedance matching medium, which improves the coupling of the pressure wave into the biological tissue, can be arranged between the exit interface of the transmission element and the coupling point on the biological tissue. If there are air pockets between the exit interface of the transfer element and the entry area of the biological tissue, part of the pressure pulse is reflected at this acoustic discontinuity and the transferred part is reduced. A suitable pasty impedance matching medium is, for example, an ultrasound gel or other pasty masses with an impedance similar to that of the biological tissue (for example Vaseline).

Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen kann auch der durch die Kugelfläche gebildete Hohlraum mit einem festen, akustisch gut leitendem Material ausgekleidet sein. Ein solches geeignetes Material ist z.B. Polystyrol.To avoid air inclusions, the cavity formed by the spherical surface can also be lined with a solid, acoustically highly conductive material. Such a suitable material is e.g. Polystyrene.

Es zeigen:

  • 1 und 2 Darstellungen eines mechanisch betriebenen medizinischen Instruments im Querschnitt, und
  • 3 bis 9 eine Reihe von verschiedenen Ausbildungen eines Übertragungselementes.
Show it:
  • 1 and 2 Representations of a mechanically operated medical instrument in cross section, and
  • 3 to 9 a number of different designs of a transmission element.

Das in 1 gezeigte Handstück 1 besteht aus einem Gehäuse 4, das einen pneumatischen Innenzylinder 6 aufnimmt, in dem ein Schlagteil 10 mit Hilfe pneumatischer Antriebsmittel 14 in Verbindung mit einer Staudruckkammer 8, die den Innenzylinder 6 koaxial ringförmig umgibt, zwischen zwei Endpositionen hin und her bewegt wird. Alternativ ist es auch möglich das Schlagteil 10 hydraulisch, mechanisch, elektromagnetisch oder durch andere Antriebsmittel zu bewegen. Je nach Antriebsart kann eine geeignete Länge des Beschleunigungswegs ausgewählt werden. Bei einem pneumatisch betriebenen Schlagwerk und einem gebräuchlichen Pressluftdruck von ca. 0,3 MPa (3 bar) beträgt der Beschleunigungsweg etwa 50 bis 200 mm. Das Schlagteil 10 kann zwecks Charakterisierung der Druck- oder Stoßwelle in seiner Länge, Endgeschwindigkeit und Materialzusammensetzung ausgewählt werden. Eine Leistungseinstellung des medizinischen Instrumentes erfolgt üblicherweise durch eine Regulierung der Druckluft mittels eines Druckminderers.This in 1 shown handpiece 1 consists of a housing 4th , which has a pneumatic inner cylinder 6 picks up in which a striking part 10 with the help of pneumatic drive means 14th in connection with a back pressure chamber 8th who have made the inner cylinder 6 surrounds coaxially annular, is moved back and forth between two end positions. Alternatively, the impact part is also possible 10 to move hydraulically, mechanically, electromagnetically or by other drive means. Depending on the type of drive, a suitable length of the acceleration path can be selected. With a pneumatically operated hammer mechanism and a common compressed air pressure of approx. 0.3 MPa (3 bar), the acceleration path is approx. 50 to 200 mm. The striking part 10 can be selected for the purpose of characterizing the pressure or shock wave in terms of its length, final velocity and material composition. The power of the medical instrument is usually adjusted by regulating the compressed air by means of a pressure reducer.

In der proximalen Endposition des Schlagteils 10 ist am Ende des Innenzylinders 6 ein Magnethalter 17 angeordnet, der das metallische Schlagteil 10 in seiner proximalen Endposition festhalten kann bis erneut ein über den Anschluß 13 aufgebrachter pneumatischer Druck das Schlagteil 10 in Richtung auf das distale Ende des Innenzylinders 6 beschleunigt. Die sich in Bewegungsrichtung des Schlagteils 10 befindliche Luft wird über an einen an dem distalen Ende des Innenzylinders 6 befindlichen Ringschlitze 16 in die Staudruckkammer 8 geleitet. Durch die Beschleunigung des Schlagteils 10 trifft dieses mit hoher Endgeschwindigkeit von beispielsweise 10 bis 25 m/s auf die distal von dem Innenzylinder 6 angeordnete Eintrittsgrenzfläche 20 eines Übertragungselementes 2 und induziert in diesem eine Druck- oder Stoßwelle, die sich bis zu seiner Austrittsgrenzfläche 19 fortpflanzt und dann in das biologische Gewebe eingekoppelt wird. Das Übertragungselement 2 besteht aus einem metallischen Material und ist in einer Aufnahme 18 gleitend geführt. Eine Ringnut 3 ist im Übertragungselement 2 und in der Aufnahme 18 angeordnet, in welcher sich ein elastisches Feder-/Dämpfungselement 15 befindet. Dieses hat die Aufgabe das Übertragungselement 2 von der Aufnahme 18 zu entkoppeln, sorgt aber auch dafür, daß das Übertragungselement 2 nach dem Schlagvorgang wieder in seine initiale Position zurückkehrt. Gleichzeitig dichtet das Feder-/Dämpfungselement 15 die Druckkammer 8 gegen den Außenraum ab und verhindert damit ein Austreten der Druckluft und das Eindringen von Schmutz. Die Austrittsgrenzfläche 19 des Übertragungselementes 2 ist als Teil einer Kugeloberfläche ausgebildet. Der Fokus 7 der austretenden Druck- oder Stoßwelle entspricht in erster Näherung dem geometrischen Mittelpunkt der Kugeloberfläche.In the proximal end position of the striking part 10 is at the end of the inner cylinder 6 a magnet holder 17th arranged that the metallic impact part 10 can hold in its proximal end position until again one over the connection 13 applied pneumatic pressure the impact part 10 toward the distal end of the inner cylinder 6 accelerated. Which is in the direction of movement of the impact part 10 Any air present is passed through to one at the distal end of the inner cylinder 6 located ring slots 16 into the back pressure chamber 8th directed. Through the acceleration of the impact part 10 this strikes the distal of the inner cylinder at a high final speed of, for example, 10 to 25 m / s 6 arranged entry interface 20th of a transmission element 2 and induces a pressure or shock wave in it, which extends to its exit interface 19th propagates and is then coupled into the biological tissue. The transmission element 2 consists of a metallic material and is in a receptacle 18th slidingly guided. An annular groove 3 is in the transmission element 2 and in the recording 18th arranged, in which there is an elastic spring / damping element 15th is located. This has the task of the transmission element 2 from the recording 18th to decouple, but also ensures that the transmission element 2 returns to its initial position after the impact process. At the same time, the spring / damping element seals 15th the pressure chamber 8th towards the outside, thus preventing the compressed air from escaping and dirt from entering. The exit interface 19th of the transmission element 2 is designed as part of a spherical surface. The focus 7th the exiting pressure or shock wave corresponds in a first approximation to the geometric center of the spherical surface.

Nach Beendigung des Schlagvorgangs bewegt das Feder-/Dämpfungselement 15 das Übertragungselement 2 wieder in seine Ausgangsposition zurück. Das Schlagteil 10 wird durch den in der Staudruckkammer 8 aufgebauten Überdruck durch das Zurückströmen der Luft durch die Ringschlitze 16 in seine Ruheposition am proximalen Ende des Innenzylinders 6 zurückgeführt und von dem Magnethalter 17 fixiert. Das Instrument ist nun wieder zu einem erneuten Schlagvorgang bereit.After the end of the striking process, the spring / damping element moves 15th the transmission element 2 back to its starting position. The striking part 10 is through the in the back pressure chamber 8th overpressure built up by the air flowing back through the ring slots 16 into its rest position at the proximal end of the inner cylinder 6 returned and from the magnet holder 17th fixed. The instrument is now ready to strike again.

Die in 2 dargestellte Ausführungsform besitzt zusätzlich ein Zwischenstück 9 mit einer Abdichtung 11, welches zwischen Schlagteil 10 und Übertragungselement 2 angeordnet ist. Dieses Bauteil hat die Aufgabe von dem Schlagteil 10 getroffen zu werden und den Schlagimpuls auf das Übertragungselement 2 weiterzuleiten. Die Aufnahme 18a und 18b ist hier zweiteilig aufgebaut. Durch Lösen der Drehverbindung 12 kann das Übertragungselement 2 und die vordere Aufnahme 18a entfernt werden. Das Handstück 1 bleibt dabei geschlossen und kann einfach gereinigt, desinfiziert und sterilisiert werden, ohne daß Flüssigkeit oder Schmutz in das Innere des Handstückes 1 eindringen könnte.In the 2 The embodiment shown also has an intermediate piece 9 with a seal 11 , which between striking part 10 and transmission element 2 is arranged. This component has the task of the impact part 10 to be hit and the impact pulse on the transmission element 2 forward. The recording 18a and 18b is constructed in two parts here. By loosening the rotary joint 12 can the transmission element 2 and the front intake 18a removed. The handpiece 1 remains closed and can be easily cleaned, disinfected and sterilized without liquid or dirt getting into the interior of the handpiece 1 could penetrate.

Ein sehr einfach aufgebautes, nicht erfindungsgemäßes Übertragungselement 2 zeigt 3. Hier ist auf eine Querschnittserweiterung verzichtet worden, so daß der Außendurchmesser des Übertragungselementes konstant bleibt.A very simply constructed transmission element not according to the invention 2 shows 3 . An expansion of the cross section has been dispensed with here, so that the outer diameter of the transmission element remains constant.

Durch Variation des Krümmungsradius der Austrittsgrenzfläche 19 des Übertragungselementes 2 kann die Position des Fokus 7 eingestellt werden. In 4 ist ein Übertragungselement 2 gezeigt, welches einen großen Krümmungsradius aufweist, wodurch der Fokus 7 weiter hinter der Austrittsgrenzfläche 19 zu liegen kommt. 5 zeigt eine Ausführungsform mit einem kleinen Krümmungsradius.By varying the radius of curvature of the exit interface 19th of the transmission element 2 can change the position of focus 7th can be set. In 4th is a transmission element 2 shown, which has a large radius of curvature, creating the focus 7th further behind the exit interface 19th comes to rest. 5 shows an embodiment with a small radius of curvature.

Bedingt durch die geometrische Form der Austrittsgrenzfläche 19 des Übertragungselementes 2 bilden sich scharfe Kanten, die zu einer Verletzung oder Reizung des biologischen Gewebes führen können. Aus diesem Grund sind die äußeren Kanten des Übertragungselementes 2 in 6 abgerundet.Due to the geometric shape of the exit interface 19th of the transmission element 2 sharp edges form, which can lead to injury or irritation of the biological tissue. For this reason, the outer edges of the transmission element 2 in 6 rounded.

Aus Gründen der einfacheren Handhabbarkeit oder der Herstellkosten kann auf die Ausführung der Querschnittserweiterung des Übertragungselementes 2 von seinem Eingangsdurchmesser auf seinen Ausgangsdurchmesser als Exponentialtrichter verzichtet werden und auf einen einfachen Stufenübergang zurückgegriffen werden.For reasons of easier handling or manufacturing costs, the implementation of the cross-sectional expansion of the transmission element can be made 2 from its input diameter to its output diameter as an exponential funnel can be dispensed with and a simple step transition can be used.

7 zeigt eine solche Ausführungsform. 7th shows such an embodiment.

Um Lufteinschlüsse zu vermeiden und eine ebenen Oberfläche des Übertragungselementes 2 zu erhalten, ist die kugelförmige Austrittsgrenzfläche 19 des Übertragungselementes 2 in 8 mit einem akustisch gut leitendem Einsatz 5 ausgekleidet, welches ähnliche Impedanzen wie das biologische Gewebe besitzt.To avoid air inclusions and a flat surface of the transmission element 2 to obtain is the spherical exit interface 19th of the transmission element 2 in 8th with an acoustically conductive insert 5 lined, which has similar impedances as the biological tissue.

Claims (12)

Medizinisches Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe, mit einer Einrichtung zum Erzeugen von extrakorporalen Druckwellen und mit einem Übertragungselement (2) zum Einkoppeln der Druckwellen in den Körper von Lebewesen, wobei die Druckwelle durch das Auftreffen eines Projektils (10) auf ein Übertragungselement (2) erzeugbar ist und sich die Druckwelle in dem Übertragungselement fortpflanzt, und das Übertragungselement (2) eine Austrittsgrenzfläche (19) aufweist, welche derart ausgebildet ist, daß die Druckwellen in das biologische Gewebe einkoppelbar sind, wobei sich die Druckwellen in dem Übertragungselement (2) bis zur Austrittsgrenzfläche (19) fortpflanzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (2) eine nach innen gewölbte Austrittsgrenzfläche (19) aufweist und der Krümmungsradius der Austrittsgrenzfläche (19) einen Fokus (7) in dem biologischen Gewebe bildet, wobei der Austrittsdurchmesser der Austrittsgrenzfläche (19) größer ist als der Durchmesser des Projektils (10) und im Verhältnis zu diesem Durchmesser groß ist.Medical instrument for the treatment of biological tissue, with a device for generating extracorporeal pressure waves and with a transmission element (2) for coupling the pressure waves into the body of living beings, the pressure wave being generated by the impact of a projectile (10) on a transmission element (2) can be generated and the pressure wave propagates in the transmission element, and the transmission element (2) has an exit interface (19) which is designed such that the pressure waves can be coupled into the biological tissue, the pressure waves in the transmission element (2) to to the exit interface (19), characterized in that the transmission element (2) has an inwardly curved exit interface (19) and the radius of curvature of the exit interface (19) forms a focus (7) in the biological tissue, the exit diameter of the exit interface ( 19) is larger than the diameter of the Pr ojektile (10) and is large in relation to this diameter. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlagende Fläche des Projektils (10) und die Eintrittsgrenzfläche des Übertragungselementes (2) gleich groß sind.Medical instrument after Claim 1 , characterized in that the striking surface of the projectile (10) and the entry boundary surface of the transmission element (2) are the same size. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Druckwellen aus einem in einem Gehäuse geführten mit Hilfe eines Antriebsmittels hin- und herbewegbaren Projektils (10) besteht, das auf das Übertragungselement (2) einen oder mehrere Kraftstöße ausübt, wobei das Projektil (10) infolge des Kraftstoßes eine Druckwelle in dem Übertragungselement (2) induziert, die sich bis zu der Austrittsgrenzfläche (19) des Übertragungselementes (2) fortpflanzt.Medical instrument after Claim 1 or 2 , characterized in that the device for generating the pressure waves consists of a projectile (10) which is guided in a housing with the aid of a drive means and which exerts one or more impulses on the transmission element (2), the projectile (10) as a result of the impulse, a pressure wave is induced in the transmission element (2) which propagates to the exit boundary surface (19) of the transmission element (2). Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil (10) koaxial zu dem Übertragungselement (2) angeordnet ist.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the projectile (10) is arranged coaxially to the transmission element (2). Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwellenquelle periodisch antreibbar ist, wobei das Projektil (10) und das Übertragungselement (2) selbsttätig rückstellbar sind.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the pressure wave source can be driven periodically, the projectile (10) and the transmission element (2) being automatically resettable. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagfrequenz des Projektil (10) ca. 1 bis 30 Hz, vorzugsweise 5 bis 12 Hz, beträgt.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the impact frequency of the projectile (10) is approximately 1 to 30 Hz, preferably 5 to 12 Hz. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Übertragungselement (2) und dem Gehäuse (4) ein Feder-/Dämpfungselement (15) angeordnet ist.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that a spring / damping element (15) is arranged between the transmission element (2) and the housing (4). Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsgrenzfläche (19) des Übertragungselementes (2) aufgrund des Kraftstoßes einen Hub von weniger als 0,5 mm ausführt.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the exit boundary surface (19) of the transmission element (2) executes a stroke of less than 0.5 mm due to the impulse. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Projektil (10) und dem Übertragungselement (2) ein Zwischenelement (9) angeordnet ist, das den Kraftstoß von dem Projektil (10) auf das Übertragungselement (2) weiterleitet.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that an intermediate element (9) is arranged between the projectile (10) and the transmission element (2), which transfers the impulse from the projectile (10) to the transmission element (2). Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Austrittsgrenzfläche des Übertragungselementes abgerundet sind oder mit einem schützenden Überzug versehen sind.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the outer edges of the exit boundary surface of the transmission element are rounded or are provided with a protective coating. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (2) die Form eines Exponentialtrichters aufweist.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the transmission element (2) has the shape of an exponential funnel. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Austrittsgrenzfläche (19) des Übertragungselementes (2) und dem biologischen Gewebe impedanzanpassende Medien (5) angeordnet sind, die das Einkoppeln der Druckwelle in das biologische Gewebe verbessern.Medical instrument according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that impedance-matching media (5) are arranged between the exit boundary surface (19) of the transmission element (2) and the biological tissue, which media improve the coupling of the pressure wave into the biological tissue.
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